CN104100692A - 减速器以及具有该减速器的用于车辆的电动动力转向设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种减速器以及具有该减速器的用于车辆的电动动力转向设备。根据本发明，输入轴、驱动轴和小齿轮轴同轴地布置。因此，可以改进其中马达不可避免地突出的传统构造，以防止马达与其他结构发生干涉。因此，能够紧凑地形成设备中的布局构造。

Description

减速器以及具有该减速器的用于车辆的电动动力转向设备
技术领域
本发明涉及一种减速器以及具有该减速器的电动动力转向设备，更具体地说，本发明涉及这样一种减速器以及具有该减速器的电动动力转向设备，该减速器改进了其中由于马达轴、输入轴、驱动轴和小齿轮轴等同轴地布置而使得马达不可避免地突出的传统构造，使得能够避免马达与其他结构发生干涉，从而能够紧凑地形成设备中的布局构造。
背景技术
图1是示出了用于车辆的传统电动动力转向设备的构造的视图。
如图1所示，用于车辆的传统电动动力转向设备100包括从转向轮101通向相对的车辆车轮108的转向系统以及被构造成向该转向系统供应转向助力的辅助动力机构120。
该转向系统包括转向轴102，该转向轴102的一个端部连接至转向轮101，另一个端部经由万向接头103连接至驱动轴。
该驱动轴包括与转向轴102连接的输入轴104和经由扭转杆（未示出）与输入轴104连接并在其下端部形成有小齿轮111的小齿轮轴106。
形成在小齿轮轴106上的小齿轮111与形成在齿条109的外周面的一个端部处的齿条齿轮112进行齿啮合，齿条109的相对端部通过连接杆151和关节臂153连接至车辆车轮108。
辅助动力机构120包括：扭矩传感器125，该扭矩传感器125被构造成感测驾驶员操作转向轮101时在输入轴104中产生的扭矩并输出与感测到的扭矩成比例的电信号；电子控制单元（ECU）123，该电子控制单元被构造成基于从扭矩传感器125传输的电信号产生控制信号；马达130，该马达130被构造成基于从电子控制单元123传输的控制信号产生辅助动力；以及蜗杆141和蜗轮143，它们被构造成将马达130产生的辅助动力传输到小齿轮轴106。
在传统的用于车辆的电动动力转向设备中，使用马达、蜗杆、涡轮等作为用于辅助动力机构的减速器的部件。因此，当将这些部件装备在车辆中时，马达不可避免地突出而与其他结构产生干涉，从布局的角度来看，这是不利的。
发明内容
因而，为了解决现有技术中出现的上述问题而做出了本发明，本发明的目的是提供一种减速器以及具有该减速器的电动动力转向设备，该减速器改进了其中由于马达轴、输入轴、驱动轴和小齿轮轴等同轴地布置而使得马达不可避免地突出的传统构造，使得能够避免马达与其他结构发生干涉，从而能够紧凑地形成设备中的布局构造。
另外，本发明的另一个目的是提供一种减速器以及具有该减速器的电动动力转向设备，其中能够调整阶梯式齿轮、固定的环形齿轮、可动的环形齿轮等的齿的数量，使得能够容易地调整由马达产生并传输至小齿轮轴的旋转力。
本发明的目的不限于上述目的，从如下描述中本领域技术人员将容易地理解其他目的。
根据本发明的示例性实施方式，提供了一种减速器，该减速器包括：
偏心凸轮，该偏心凸轮形成有联接孔，马达的中空马达轴的一个端部装配在该联接孔中；
阶梯式齿轮，该阶梯式齿轮包括大直径部和小直径部，该大直径部的外周面上形成有第一齿轮齿，所述偏心凸轮装配在该大直径部上，所述小直径部从所述大直径部轴向延伸并且外周面上形成有第二齿轮齿，该阶梯式齿轮具有从所述马达轴的中心轴线间隔开预定距离的中心轴线；
固定的环形齿轮，该固定的环形齿轮被固定地支撑在所述马达的壳体的下内周面上，该固定的环形齿轮围绕内周面形成有第三齿轮齿以与所述大直径部的第一齿轮齿进行齿啮合，并且所述固定的环形齿轮被设置成与所述马达轴的中心轴线同轴；以及
可动的环形齿轮，该可动的环形齿轮在一侧围绕内周面形成有第四齿轮齿以与所述小直径部的第二齿轮齿进行齿啮合，其中，从穿过所述马达轴并与转向轮连接的驱动轴延伸贯穿所述偏心凸轮的终端端部被联接至所述可动的环形齿轮的中央部，并且小齿轮轴在另一侧联接至所述可动的环形齿轮。
根据本发明的另一个示例性实施方式，提供了一种用于车辆的电动动力转向设备，该设备包括：马达，该马达设置有壳体和中空马达轴；驱动轴，该驱动轴穿过马达轴并与转向轮连接；以及减速器，该减速器在所述壳体的下部内与所述马达轴、驱动轴和小齿轮连接并将所述马达的驱动力传递至小齿轮轴。
根据本发明，由于马达轴、输入轴、驱动轴和小齿轮轴同轴地布置，所以能够改进其中马达不可避免地突出的传统构造，从而能够防止马达与其他结构发生干涉。因此，能够紧凑地形成设备中的布局构造。
另外，根据本发明，可以调整阶梯式齿轮、固定的环形齿轮和可动的环形齿轮中的每个的齿的数量，从而能够容易地调整由马达产生并传递至小齿轮轴的旋转力。
附图说明
本发明的上述和其他目的、特征和优点将从如下结合附图的详细描述中变得更清楚，其中：
图1是示出了用于车辆的传统电动动力转向设备的视图；
图2是示出了设置有根据本发明的示例性实施方式的减速器的电动动力转向设备的构造的视图；
图3是图2的一部分的剖视图；
图4是可以在图2中所示的构造中采用的减速器的示例的立体图；
图5是示出了可以在图2中所示的构造中采用的图2的减速器的另一个示例的立体图；以及
图6和图7是图5的减速器的分解立体图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式。
图2是示出了设置有根据本发明的示例性实施方式的减速器的电动动力转向设备的构造的视图。图3是图2的一部分的剖视图。图4是可以在图2中所示的构造中采用的减速器的示例的立体图。图5是示出了可以在图2中所示的构造中采用的图2的减速器的另一个示例的立体图。图6和图7是图5的减速器的分解立体图。
如这些附图所示，根据本发明的示例性实施方式的减速器230包括：偏心凸轮315，该偏心凸轮315形成有联接孔613，马达210的中空马达轴311的一个端部装配在该联接孔613中；阶梯式齿轮350，该阶梯式齿轮350包括大直径部351和小直径部353，该大直径部351的外周面上形成有第一齿轮齿351a，偏心凸轮315装配在该大直径部351中，小直径部353从大直径部351轴向延伸并且外周面上形成有第二齿轮齿353a，该阶梯式齿轮350具有从马达轴311的中心轴线间隔开预定距离的中心轴线；固定的环形齿轮370，该固定的环形齿轮370被固定地支撑在马达210的壳体310的下内周面上，该固定的环形齿轮370围绕内周面形成有第三齿轮齿370a以与大直径部351的第一齿轮齿351a进行齿啮合，并且该固定的环形齿轮370被设置成与马达轴311的中心轴线同轴；以及可动的环形齿轮390，该可动的环形齿轮390在一侧围绕内周面形成有第四齿轮齿390a以与小直径部353的第二齿轮齿353a进行齿啮合，其中，从穿过马达轴311并与转向轮101连接的驱动轴320延伸贯穿偏心凸轮315的终端端部321被联接至可动的环形齿轮390的中央部，并且小齿轮轴250在另一侧联接至可动的环形齿轮390。
偏心凸轮315装配在马达轴311的一个端部上。为此，偏心凸轮315形成有联接孔613，从而马达轴311的一个端部能够被装配在该联接孔613中。例如，马达轴311的一个端部能够被压配合在偏心凸轮315的联接孔613中。
另外，在偏心凸轮315的与马达210相反的一侧形成有突起313，该突起313是中空的以与联接孔613连通，并且该突起沿轴向方向突出和延伸。
同时，偏心凸轮315装配在阶梯式齿轮350的大直径部351中并且将在稍后进行描述。第一轴承317可以联接至偏心凸轮315的外周侧，从而在偏心凸轮315旋转时降低摩擦，然后可以将偏心凸轮315与阶梯式齿轮350的大直径部351联接。第二轴承318可以联接至偏心凸轮315的突起313的外周侧，然后可以将突起313联接至形成在稍后描述的可动的环形齿轮390的中央部中的联接部391。
如上所述，当偏心凸轮315的突起313通过第二轴承318联接至可动的环形齿轮390时，即使可动的环形齿轮390被联接至偏心凸轮315并由该偏心凸轮315支撑，偏心凸轮315的旋转力也不会传递至可动的环形齿轮390。
阶梯式齿轮350包括其中装配偏心凸轮315的大直径部351和从大直径部351沿着轴向方向延伸的小直径部353。大直径部351包括形成在其外周面上的第一齿轮齿351a，而小直径部353包括形成在其外周面上的第二齿轮齿353a。该阶梯式齿轮具有从马达轴311的中心轴线间隔开预定距离的中心轴线。
当阶梯式齿轮350的中心轴线和马达轴311的中心轴线如上所述那样彼此间隔开预定距离时，在偏心凸轮315旋转的情况下，阶梯式齿轮350绕其轴线转动并围绕马达轴311的中心轴线旋转。
固定的环形齿轮370由马达210的壳体310的下内周面支撑并固定至该内周面。第三齿轮齿370a围绕固定的环形齿轮370的内周面形成以与形成在阶梯式齿轮350的大直径部351的外周面上的第一齿轮齿351a进行齿啮合，并且固定的环形齿轮370的中心轴线与马达轴311的中心轴线同轴。
因而，在沿着固定的环形齿轮370的内周面移动的同时，阶梯式齿轮350与固定的环形齿轮370的第三齿轮齿370a进行齿啮合并在固定的环形齿轮370内绕其自身的轴线转动。
可动的环形齿轮390在一侧围绕内周面形成有第四齿轮齿390a以与阶梯式齿轮350的小直径部353的第二齿轮齿353a进行齿啮合。从设置在马达轴311内部并与转向轮101连接的驱动轴320延伸的终端端部321穿过偏心凸轮315而被联接至可动的环形齿轮390的中央，并且小齿轮轴250在另一侧联接至可动的环形齿轮390。
另外，可动的环形齿轮390被设置成与马达轴311的中心轴线同轴。
同时，在可动的环形齿轮390的所述一侧的中央，形成有联接部391，偏心凸轮315的突起313被插入该联接部391内以被支撑。第二轴承318如上所述那样联接在偏心凸轮315的突起313和联接部391之间，从而使得偏心凸轮315的旋转力不会被传递至可动的环形齿轮390，而是阶梯式齿轮350的旋转力被传递至可动的环形齿轮390。
另外，在可动的环形齿轮390的所述另一侧，设置了突出的联接部393，并且第一锯齿部795形成在突出的联接部393的外周面上。突出的联接部393装配在形成于小齿轮轴250上的联接凹槽中。为此，第二锯齿部655形成在小齿轮轴250的联接凹槽653的内周面上以与第一锯齿部795对应。
当可动的环形齿轮390的突出的联接部393和小齿轮20如以上所述那样彼此进行锯齿啮合时，可动的环形齿轮390的旋转力被没有损失地传递至小齿轮轴250。
同时，根据该示例性实施方式的上述减速器230可以安装在车辆的电动动力转向设备中。参照附图，根据本发明的另一个示例性实施方式的电动动力转向设备200包括：马达210，该马达210设置有壳体310和中空马达轴311；驱动轴320，该驱动轴320穿过马达轴311并与转向轮101连接；以及减速器，该减速器在壳体310的下部内与马达轴311、驱动轴320和小齿轮轴250连接并将马达210的驱动力传递至小齿轮轴250。该减速器的示例如以上所述。
同时，输入轴290通过转向轴102与万向接头103连接，转向轴102与转向轮101连接。因而，当转向轮101旋转时，转向轴102和输入轴290一致地旋转。
马达210在包括壳体310和中空马达轴311的状态下被提供。
马达210基于从电子控制单元（ECU）123传递的控制信号产生辅助动力。该辅助动力通过马达轴311使偏心凸轮315旋转，从而使阶梯式齿轮350和可动的环形齿轮390旋转。
驱动轴320穿过马达轴311并与转向轮101连接。更具体地说，驱动轴320可以通过例如扭转杆330连接至与转向轮101连接的输入轴290。
另外，驱动轴320的终端端部321延伸至马达轴311的外部并穿过减速器230的偏心凸轮315以与可动的环形齿轮390联接，从而由驾驶员施加至转向轮101的旋转力通过可动的环形齿轮390传递至小齿轮轴250。
另外，在马达210的上部（即，关于马达210来说，与减速器230相反的一侧），可以设置扭矩传感器270，该扭矩传感器270联接至输入轴290和驱动轴320以测量转向轮101被操作时施加至输入轴290的扭矩值。由扭矩传感器270测量的输入轴290的扭矩值被转换成电信号并且该电信号被发送到ECU123以控制马达210。
也就是说，扭矩传感器270测量联接至输入轴290的转子和联接至驱动轴320的转子的相对位移角，将该角转换成电信号，并将该电信号传输至ECU123。
小齿轮轴150在与联接部391相反的一侧联接至减速器230的可动的环形齿轮390，与形成在齿条109上的齿条齿轮112进行齿啮合的小齿轮齿251形成在小齿轮轴250的外周面上。
另外，由壳体310的内周面支撑的第三轴承319联接至小齿轮轴250中的小齿轮251的上部。
参照附图，将描述设置有根据本发明的该示例性实施方式的减速器的用于车辆的电动动力转向设备的操作示例。
当驾驶员旋转转向轮101时，通过万向接头102与转向轴102连接的输入轴290旋转，然后，通过扭转杆330与输入轴290连接的驱动轴320旋转，并且与驱动轴320联接的可动的环形齿轮390旋转，然后与可动的环形齿轮390联接的小齿轮轴250旋转。因而，转向轮101的旋转力被作为驱动力传递以用于齿条109的向左-向右线性运动。
此外，输入轴290的扭矩值由扭矩传感器270测量，并且所测量的扭矩值被转换成电信号，该电信号被发送至ECU123。
同时，电子控制单元123基于从扭矩传感器270传输的电信号以及从其他各种传感器传输的电信号控制马达210以产生辅助动力，所产生的辅助动力旋转马达轴311并因此旋转偏心凸轮315和阶梯式齿轮350。
另外，阶梯式齿轮350在绕其自身的轴线转动的同时沿着固定的环形齿轮370的内周面移动，同时旋转可动的环形齿轮390，从而将马达210的辅助动力传递至与可动的环形齿轮390联接的小齿轮轴250。
同时，以上已经参照其中扭矩传感器270设置在马达210的壳体310的上部中的示例进行了描述。然而，与此不同，扭矩传感器可以设置在转向轴102上。
当然，当扭矩传感器设置在转向轴102上时，驱动轴、输入轴和扭转杆的上述连接结构设置在转向轴102上。
如上所述，根据本发明，由于马达轴、输入轴、驱动轴和小齿轮轴同轴地布置，所以可以改进其中马达不可避免地突出的传统构造，以防止马达与其他结构发生干涉。因此，能够紧凑地形成设备中的布局构造。
另外，根据本发明，可以调整阶梯式齿轮、固定的环形齿轮和可动的环形齿轮中的每个的齿的数量，使得能够容易地调整由马达产生并传递至小齿轮轴的旋转力。

Claims (20)

1.一种减速器，该减速器包括：
偏心凸轮，该偏心凸轮形成有联接孔，马达的中空马达轴的一个端部装配在该联接孔中；
阶梯式齿轮，该阶梯式齿轮包括大直径部和小直径部，该大直径部的外周面上形成有第一齿轮齿，所述偏心凸轮装配在该大直径部上，所述小直径部从所述大直径部轴向延伸并且该小直径部的外周面上形成有第二齿轮齿，该阶梯式齿轮具有从所述马达轴的中心轴线间隔开预定距离的中心轴线；
固定的环形齿轮，该固定的环形齿轮被固定地支撑在所述马达的壳体的下内周面上，该固定的环形齿轮围绕内周面形成有第三齿轮齿以与所述大直径部的所述第一齿轮齿进行齿啮合，并且所述固定的环形齿轮被设置成与所述马达轴的所述中心轴线同轴；以及
可动的环形齿轮，该可动的环形齿轮在一侧围绕内周面形成有第四齿轮齿以与所述小直径部的所述第二齿轮齿进行齿啮合，其中，从穿过所述马达轴并与转向轮连接的驱动轴延伸贯穿所述偏心凸轮的终端端部被联接至所述可动的环形齿轮的中央部，并且小齿轮轴在另一侧联接至所述可动的环形齿轮。
2.根据权利要求1所述的减速器，其中，第一轴承被联接至所述偏心凸轮的外周侧，以便降低所述偏心凸轮旋转时的摩擦。
3.根据权利要求1所述的减速器，其中，在所述偏心凸轮的与所述马达相反的一侧形成有突起，该突起是中空的以与所述联接孔连通，并且该突起沿着轴向方向突出并延伸，并且
其中，在所述可动的环形齿轮的中央形成有联接部，所述突起被插入该联接部并由该联接部支撑。
4.根据权利要求2所述的减速器，其中，在所述偏心凸轮的与所述马达相反的一侧形成有突起，该突起是中空的以与所述联接孔连通，并且该突起沿着轴向方向突出并延伸，并且
其中，在所述可动的环形齿轮的中央形成有联接部，所述突起被插入该联接部并由该联接部支撑。
5.根据权利要求4所述的减速器，其中，第二轴承被联接至所述突起的外周侧。
6.根据权利要求1所述的减速器，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
7.根据权利要求2所述的减速器，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
8.根据权利要求3所述的减速器，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
9.根据权利要求4所述的减速器，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
10.根据权利要求5所述的减速器，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
11.一种用于车辆的电动动力转向设备，该设备包括：
马达，该马达设置有壳体和中空马达轴；
驱动轴，该驱动轴穿过所述马达轴并与转向轮连接；以及
减速器，该减速器在所述壳体的下部内与所述马达轴、驱动轴和小齿轮轴连接并将所述马达的驱动力传递至所述小齿轮轴。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述减速器包括：
偏心凸轮，该偏心凸轮形成有联接孔，所述马达的所述中空马达轴的一个端部装配在该联接孔中；
阶梯式齿轮，该阶梯式齿轮包括大直径部和小直径部，该大直径部的外周面上形成有第一齿轮齿，所述偏心凸轮装配在该大直径部上，所述小直径部从所述大直径部轴向延伸并且该小直径部的外周面上形成有第二齿轮齿，该阶梯式齿轮具有从所述马达轴的中心轴线间隔开预定距离的中心轴线；
固定的环形齿轮，该固定的环形齿轮被固定地支撑在所述马达的壳体的下内周面上，该固定的环形齿轮围绕内周面形成有第三齿轮齿以与所述大直径部的所述第一齿轮齿进行齿啮合，并且所述固定的环形齿轮被设置成与所述马达轴的所述中心轴线同轴；以及
可动的环形齿轮，该可动的环形齿轮在一侧围绕内周面形成有第四齿轮齿以与所述小直径部的所述第二齿轮齿进行齿啮合，其中，从穿过所述马达轴并与转向轮连接的所述驱动轴延伸贯穿所述偏心凸轮的终端端部被连接至所述可动的环形齿轮的中央部，并且小齿轮轴在另一侧连接至所述可动的环形齿轮。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，第一轴承被联接至所述偏心凸轮的外周侧，以便降低所述偏心凸轮旋转时的摩擦。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，在所述偏心凸轮的与所述马达相反的一侧形成有突起，该突起是中空的以与所述联接孔连通，并且该突起沿着轴向方向突出并延伸，并且
其中，在所述可动的环形齿轮的中央形成有联接部，所述突起被插入该联接部并由该联接部支撑。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，在所述偏心凸轮的与所述马达相反的一侧形成有突起，该突起是中空的以与所述联接孔连通，并且该突起沿着轴向方向突出并延伸，并且
其中，在所述可动的环形齿轮的中央形成有联接部，所述突起被插入该联接部并由该联接部支撑。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，第二轴承被联接至所述突起的外周侧。
17.根据权利要求12所述的设备，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
18.根据权利要求13所述的设备，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
19.根据权利要求14所述的设备，其中，在所述可动的环形齿轮的另一侧设置有突出的联接部，并且在所述突出的联接部的外周面上形成有第一锯齿部，并且
其中，设置有联接凹槽，从而将所述突出的联接部插入并联接至该联接凹槽内，并且在所述小齿轮轴的所述联接凹槽的内周面上形成有第二锯齿部。
20.根据权利要求11所述的设备，其中，所述驱动轴通过扭转杆连接至与所述转向轮连接的输入轴，并且
其中，设置有联接至所述输入轴和所述驱动轴的扭矩传感器，以测量所述转向轮被操作时施加至所述输入轴的扭矩值。
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